B KHOA HC VÀ CÔNG NGH
LIÊN HIP KHOA HC K THUT CÔNG TRÌNH SEEN
Toà nhà SEEN, Khu Công nghip T Liêm
Km13, đng 32, T Liêm, Hà Ni
*** BÁO CÁO TNG KT  TÀI

NGHIÊN CU CH TO VÀ LP T H THNG T NG HOÁ
GIÁM SÁT, X LÝ, CNH BÁO MÔI TRNG TI CÁC KHU
CÔNG NGHIP VÀ Ô TH LN

Ch nhim đ tài : KS. Lê c Bo
C quan ch trì đ tài : LHKHKT CT SEEN

6683
27/11/2007 HÀ NI – 2005

Bn quyn s hu thuc v Liên hip Khoa hc K thut Công trình SEEN


H thng thu thp s liu ti Trung tâm môi trng.
HT-3:
Phn mm SCADA  trung tâm môi trng.

BÁO CÁO TÓM TT  TÀI:
Nghiên cu ch to và lp đt h thng t đng giám sát, x lý, cnh báo
môi trng ti các khu công nghip và đô th ln.
DANH SÁCH NHNG NGI THC HIN 1. KS. Lê c Bo : Ch nhim đ tài
Tng Giám đc LHKHKTCT SEEN
2. PGS. Nguyn Trng Qu : C vn đ tài
3. KS. Nguyn Quc Phong : Cán b k thut SEEN
4. KS. Nguyn Ngc Anh : Cán b k thut SEEN

 đm bo cho vic x lý ô nhim môi trng, các h thng quan trc thông
s ô nhim v nc và không khí
đã đc ni thành mng gia nhiu nc trên th
gii. Trong khi đó  nc ta các trm quan trc v không khí và nc ch đc đm
trên đu ngón tay.
Nghiên cu, thit k, ch to các thit b đo, v thông s môi trng, thit k h
thng các trm quan trc môi trng đi vi nc ta là điu ht sc cp thit.
Chn cách nào
đ ch to thit b, cách nào đ xây dng các trm quan trc cho
ch đng mà va đt yêu cu ca khoa hc môi trng va có đc giá thành h nht,
đó chính là điu cn phi làm.
 tài KC.03-17 là mt thc nghim nghiên cu ch to, lp đt các thit b,
lp trình các phn mm ng dng phc v cho các trm quan trc nc thi. Tt c
nhng kt qu ca đ tài đu tính đn các gii pháp ch đng cho vic bo dng,
phát trin h thng các trm quan trc môi trng trên toàn đt nc.
Vic thit k h thng đúng yêu cu k thut, phù hp vi tình hình kinh t và
trình đ hin nay đó là nhim v không d do đó cn phi nghiên cu nghiêm túc đ
quyt đnh đc thit b gì phi mua, thit b gì ch đng ch to.
Mc tiêu ca đ tài là nh vy.
Bn tóm tt này s gii thiu tinh thn y và các kt qu đt đc.
Sau hn 2 nm nghiên cu, đ tài KC.03-17, Liên hip SEEN có th nói là: có
kh nng t thit k và xây dng h quan trc nc thi theo yêu cu ngi s dng,
đt tiêu chun, không thua kém bao nhiêu so vi các h thng đt  nc ngoài vi
giá thành chp nhn đc. Và SEEN mong mun rng vi kt qu đt đc ca mình,
nhng c quan cn xây dng các trm quan trc hãy liên h vi SEEN đ có nhng
trm quan trc hp chun nh yêu cu ca đ tài. T/M các tác gi
Lê c Bo


II.1.1. CÁC TIÊU CHUN TCVN V  pH PHI O: 10

II.1.2. CÁC YÊU CU KHÁC M BO TÍNH TIN CY CA PHÉP O:
10
II.1.2.1. Tc đ dòng nc đi qua bung đo: 10

II.1.2.2. m bo đ bn ca đu đo: 10

II.1.2.3. Kim tra, hiu chnh, chun đ thit b: 11

II.1.3. CÁC YÊU CU K THUT CA pH MET THIT K: 11

II.1.4. U O  pH: 12
II.1.4.1. Lý thuyt chung v đ pH: 12

II.1.4.2. Sc đin đng Galvanic: 12

II.1.4.3. Các đin cc: 14 II.1.4.4. Chn đu đo: 17

II.1.5. THIT K PHN CNG: 20

II.1.5.1. S đ khi c bn và phng hng gii quyt converter: 20


II.2.1.1. Các tiêu chun TCVN đi vi đ dn đin nc thi công
nghip: 37

II.2.1.2. Các yêu cu khác đi vi conductomet: 37

II.2.1.3. Các yêu cu k thut đi vi conductomet thit k: 38

II.2.2. NGHIÊN CU, THIT K PHN CNG CA CONDUCTOMET:
39

II.2.2.1. Nguyên lý làm vic ca Conductomet: 39
II.2.2.2. Thit k phn cng ca Conductomet: 46

II.2.3. THIT K PHN MM THIT B O: 52 II.2.3.1. S đ khi ca phn mm x lý s liu trên MCU: 52

II.2.3.2. Các chng trình con: 53

II.2.4. NGHIÊN CU, THIT K PHN TRÍCH MU, THAU RA, KHC
 T NG: 58

II.2.4.1. Lp ráp thit b đo: 58
II.2.4.2. Ly nc mu kim tra: 59

II.2.4.3. Thau ra: 59

KHC  T NG 80

II.3.4.1. Nghiên cu, thit k phn trích mu: 80

II.3.4.2. Nghiên cu, thit k phn thau ra: 81

II.3.4.3. Nghiên cu, thit k phn khc đ t đng: 83
II.4. NGHIÊN CU, THIT K THIT B O  C: 85
II.4.1. NGUYÊN LÝ C BN VÀ PHN CNG THIT B O  C:85
II.4.1.1. nh ngha và nguyên lý đo đ đc: 85 II.4.1.2. u đo đ đc TB450B ca YOKOGAWA : 92

II.4.1.3. Thit k phn cng: 96

II.4.2. NGHIÊN CU THIT K PHN MM THC HIN PHÉP O :
101

II.4.2.1. Lu đ chng trình đo: 101
II.4.2.2. o đ đc: 102

II.4.3. H THNG DN NC, IU KHIN O, THAU RA : 106

II.4.3.1. H thng ng dn: 106

II.4.3.2. iu khin đo đ đc trong TB 450: 108


II.6.1.4. i vi converter đo đ đc: 134 II.6.1.5. i vi thit b đo BOD, COD, SAC – UV: 134

II.6.2. GIA CÔNG S LIU, HÌNH THÀNH PHN MM X LÝ : 135

II.7. NGHIÊN CU, THIT K THIT B O  N: 136

II.7.1. NGUYÊN LÝ O VÀ CÁC IM CN CHÚ Ý KHI THIT K :.136

II.7.1.1.  n và bn cht ca đ n: 136
II.7.1.2. Áp sut âm hoc mc âm: 138

II.7.1.3. Trung bình theo thi gian ca mc âm: 139

II.7.1.4. Trung bình theo thi gian dài: 139

II.7.1.5. Phân b thng kê và percentiles: 140

II.7.1.6. Trung bình theo không gian: 140
II.7.1.7. o công sut âm bng phng pháp cng đ âm: 140
II.7.2. THIT K PHN CNG THIT B O  N: 143

II.7.2.1. S đ khi thit b đo: 143


III.1.1. XÂY DNG NHIM V VÀ PHNG ÁN TRM QUAN TRC:
155

III.1.1.1. Xây dng nhim v trm quan trc: 155

III.1.1.2. Các phng hng và phng án: 157

III.1.2. THIT K K THUT CÁC PHNG ÁN  XUT: 161
III.1.2.1. Thit k h thng thu thp s liu  trm quan trc đa phng:
161

III.1.3. THIT K H THNG THU THP S DNG PLC S7-200: 170

III.1.3.1. Cu hình ca h thu thp s liu và truyn tin dùng S7 –200:170

III.1.4. THIT K LP T TRM THU THP S LIU O THÔNG S
Ô NHIM NC: 183
III.1.4.1. Ch to t điu khin: 183

III.1.4.2. c tính k thut ca thit b s dng: 189

III.1.4.3. Xây dng trm quan trc: 192

III.1.5. PHN MM TRM QUAN TRC: 195

III.1.5.1. Lp chng trình đo lng, thu thp, x lý s liu: 195
III.1.5.2. Lp chng trình đo lng, bo v ngun cung cp: 196

III.1.5.3. Lp chng trình phi ghép vi h thng báo cháy: 197


III.2.2.5. Phng án radio - modem : 217

III.2.3. THIT K PHN MM H THNG: 222

III.2.3.1. Xác đnh c th các cách làm vic ca h thng: 222

III.2.3.2. Ch đ thu thp s liu t đng theo chu k: 224

III.2.3.3. Ch đ thu thp s liu t đng  mt trm: 226
III.2.3.4. Ch đ thu thp s liu bng tay: 226
CHNG IV: THIT K, XÂY DNG PHN MM SCADA, X LÝ
PHÂN TÍCH TI TRUNG TÂM 228
IV.1. TNG QUAN, T VN : 228
IV.1.1. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN: 228
IV.1.1.1. M đu: 228

IV.1.1.2. t bài toán: 228

IV.2. HNG TRIN KHAI ÁP DNG VÀO BÀI TOÁN CA TA: 246

IV.3. CHNG TRÌNH THU THP S LIU: 247

IV.3.1. T VN : 247
IV.3.1.1. M đu: 247

IV.3.1.2. Phân loi: 247

IV.3.2. TRIN KHAI CHNG TRÌNH: 248

IV.3.2.1. M đu: 248


IV.4.4.1. Giao din chính: 277
IV.4.4.2. Bng s liu và biu đ các thông s: 279

IV.4.4.3. Hin th báo cháy: 281

IV.4.4.4. Trng thái làm vic ca h thng: 282

IV.4.4.5. Chn đoán k thut: 283

IV.4.4.6. Bn đ v tình trng ô nhim: 284
IV.4.4.7. Hình nh Camera ti trm quan trc: 285

CHNG V: KT LUN 287
V.1. V CÁC THIT B O: 287

V.2. V H THNG THU THP S LIU VÀ TRUYN TIN: 287
V.3. XÂY DNG TRM QUAN TRC PILOT: 288

Hình 12 - Mch đo vi sai chng nhiu 22

Hình 13 – S đ mch đo nhit đ 23
Hình 14 – S đ ngun n áp cung cp cho thit b đo pH 24
Hình 15 – Lu đ chng trình chính đo pH. 26

Hình 16 – Lu đ khc đ đu đo pH. 29

Hình 17 – Lu đ khc đ nhit k Pt1000. 30

Hình 18 – Lu đ phép đo nhit đ Pt1000 31
Hình 19 – Lu đ chng trình đo pH. 33
Hình 20 - Biu đ thi gian thu thp và truyn s liu 35

Hình 21 – Lu đ chng trình điu khin ly s liu đo pH 36

Hình 22 – Quan h gia  và nng đ dung dch 39

Hình 23 – Các kiu đin cc tip xúc ca Conductormet. 41

Hình 24 – Nguyên lý đu đo kiu cm ng 42
Hình 25 - Cu to và kích thc đu đo 45

Hình 26 – S đ khi thit b đo đ dn 47

Hình 27 - Mch to dao đng tn s 2 kHz 48


Hình 44 – S đ khi ca Converter DO 70
Hình 45 – Thông s ca INA110. 71

Hình 46 – ADC87-H. 72

Hình 47 - Cu đo nhit đ vi Pt1000 72

Hình 48 – Lu đ hot đng chng trình chính 74
Hình 49 – Lu đ tính s liu nhit đ 78
Hình 50 – Lu đ tính s liu DO
x
 nhit đ t
x
79

Hình 51 – S đ t đng đo, thau ra, t đng khc đ 80

Hình 52 – Lu đ ly mu và kim tra. 81

Hình 53 – Lu đ quy trình thau ra 82

Hình 54 – Lu đ khc đ t đng. 83
Hình 55 - Nguyên lý phép đo đ đc thông qua suy gim 88
Hình 56 – Nguyên lý phép đo đ đc bng ánh sáng lan to 89 Hình 57 – Máy đo đ đc bng phng pháp ánh sáng lan to. 91


Hình 76 - Thit b phân tích nhanh COD dùng ozone 116

Hình 77 - Thit b đo BOD
5
ca YSI 118
Hình 78 - Thit b đo th trc tip OLR-300 t 119
Hình 79 – S đ hot đng ca OLR-300. 121

Hình 80 – Quan h gia SAC-UV vi BOD, COD 123

Hình 81 – S đ nguyên lý ca SAC-UV. 125

Hình 82 – S đ khi phn cng BOD SAC-UV. 127

Hình 83 – Lu đ chng trình chính đo BOD 128
Hình 84 – Lu đ khc đ thit b đo BOD 129
Hình 85 – Lu đ tính kt qu t s liu SAC 130 Hình 86 - Gin đ thi gian ca mt chu k ly mu, đo, thau ra 131
Hình 87 - H thng ng dn ly mu đo BOD. 132

Hình 88 – Lu đ điu khin chng trình đo. 132

Hình 89 - u chun mc áp sut âm 147



Hình 108 - H thu thp s liu môi trng và truyn tin ca YSI 219

Hình 109 - H truyn tin dùng Radio Modem. 221

Hình 110 – Lu đ chng trình chính ca h thng. 223

Hình 111 – Lu đ thu thp s liu t đng theo chu k. 224
Hình 112 – Lu đ th tc nhn s liu. 225
Hình 113 – Lu đ thu thp s liu t đng  mt trm 226 Hình 114 – Lu đ thu thp s liu bng tay 226
Hình 115 –Tích hp h thng theo chiu dc 235

Hình 116 – Mô hình các môđun ng dng s dng các giao tip trc tip 238

Hình 117 – Mô hình các môđun ng dng s dng mt thành phn chung mang
tính trung gian đ thc hin liên thông (mô hình mi) 239
Hình 118 – Mô hình tng quan mt h thng vi các môđun chng trình c
bn 242

Hình 119 - Cu trúc dng môđun ca h thng. 244

Hình 120 –Minh ho mt h giao din thng nht 245

Hình 121 – Quan h gia h thng thu thp d liu, c s d liu 247Hình 138 – Màn hình hin th các thông tin cnh báo và chn đoán k thut.
283

Hình 139 – Màn hình hin th bn đ ô nhim ca tng trm quan trc 284

Hình 140 – Hình nh Camera ti trm quan trc. 285
Bng 5 – Quan h gia trng lng mui tinh khit vi đin dn sut 53
Bng 6 – Quan h gia đin tr Pt1000 vi nhit đ 76

Bng 7 - Khc đ ca turbidimeter ngn nn. 86

Bng 8 - Bng sn phm Palintest. 114

Bng 9 - Bng thng kê mc áp sut âm s dng. 142 T/M các tác gi đ tài KC.03-17
Ch nhim đ tài Lê c B
o

B KHOA HC VÀ CÔNG NGH
LIÊN HIP KHOA HC K THUT CÔNG TRÌNH SEEN
Toà nhà SEEN, Khu công nghip T Liêm
Km13, đng 32, T Liêm, Hà Ni
***
BÁO CÁO TNG KT KHOA HC VÀ K THUT  TÀI KC.03- 17

NGHIÊN CU CH TO VÀ LP T H THNG T NG HOÁ


HÀ NI – 2005
Tài liu vit theo kt qu nghiên cu đ tài KC.03-17
Tng quan v các vn đ nghiên cu, phng hng và nhim v hot đng ca đ tài

1
CHNG I: TNG QUAN V CÁC VN  NGHIÊN CU,
PHNG HNG VÀ NHIM V HOT NG CA  TÀI

I.1. TNG QUAN V H THNG TRM QUAN TRC MÔI
TRNG:
I.1.1. TÌNH HÌNH TRÊN TH GII :
 đm bo có mt môi trng trong sch thích hp nht cho cuc sng
con ngi là vn đ đc đt ra và là vn đ ca nhân loi. Gn đây mt khoa
hc đ
ã đc đa ra và đang rt phát trin,mt khoa hc mi đc gi là
“Domotic” và “Imotic”, là khoa hc nghiên cu ca các nhà bt đng sn vi vi
khí hu có th điu khin đc, to điu kin cho con ngi có th sng thoi
mái nht trong môi trng vi khí hu đó.
Hn na, ngi ta li còn mun to ra mt tiu khí hu trong mt thành
ph, mt khu vc khí hu tt nht cho con ngi. Yêu cu v thu thp s liu
hay nói cách khác là các thông s v môi trng ca mt khu vc tr nên cp
bách.
 các nc phát trin vn đ này đã đc đt ra t khá lâu và các trm
quan trc v ô nhim v không khí, v nc đã đc lp đt và đc ni thành
mng. c bit, s lng trm quan trc nc đã lên
đn hàng trm, hàng ngàn
trm trên mt lu vc ca các con sông ln nh.
H thng x lý s liu, đánh giá ô nhim t đng đ ra các bin pháp x
lý và đc phn mm các h thng qun lý s liu môi trng thc hin. Vic

hoà tan, đ đc, COD, BOD, đ n. Các thông s khác cng s gii quyt theo
phng hng ca các thông s này.
- Ch to: nhng phn t nào trong thit b có th ch to đc thì xác
đnh rõ ràng, kt hp vi vic nhp các chuyn đi s cp, ch to phn gia
công x lý, thit k thành thit b hoàn chnh, thng nht hoá tín hiu và to
thun li cho vic xây dng toàn b h thng.
C th là:
+ u đo pH, DO, đ d
n đin, đ n, đ đc ta mua các cm bin.
Tng quan v các vn đ nghiên cu, phng hng và nhim v hot đng ca đ tài

3
+ COD/BOD: mua các cm bin và chuyn đi.
- Tích hp thành h thng trm quan trc : chn h thng thu thp thích
hp, phng tin truyn thông thích hp cho h thng hot đng tt, chính xác,
an toàn.
- T chc thu thp và x lý  trung tâm: dùng máy tính thông thng
hoc máy tính công nghip.
+ Thit k phn mm đm bo chc nng SCADA cho toàn h thng.
+ ánh giá ô nhim.
I.1.4. HP NG KÝ KT :
Cn c theo nhim v đc giao.  tài KC.03-17 đã xây dng các đ
mc hp đng, đc chng trình KC.03 thông qua và ký hp đng.
Ch nhim đ tài:
Lê c Bo
C quan ch trì đ tài:Liên hip khoa hc k thut công trình SEEN
Hp đng s: 17/2002/H-TCT (bng 1).
Ni dung ca bng tng kt đ tài gm:
1. Thit k ch to, hoàn thin các thit b đo: pH, nhit đ, DO, đ đc,
COD, BOD, đ n.

01 Sn phm đc thit
k, ch to vi các
ch tiêu cht lng
tt, đc bit là làm
vic tt trong môi
trng nhit đi
2 Conductomet mS/cm - Thang đo 0-199mS/cm
- Chính xác: ± 0,1%
01 Nh trên
3 o oxy hoà tan mg/l - Thang đo 0-20mg/l
- Chính xác: ± 2%
01 Nh trên
4 o đ đc NTU - Thang đo 0-1000NTU
- Phân ly: 0,01 NTU
- Chính xác:
±
2%
01 Nh trên
5 o nhu cu oxy
sinh hc BOD
mg/l - Thang đo 0-200mg/l
- Chính xác: ± 2%
01 Nh trên
6 o đ n dB - Thang đo 1-10 01 Nh trên
7 H thng thu thp s liu
môi trng
Các dng c đo: pH, CON,
DO, DU, BOD
-  phân gii đu vào
12 - 16 bit

quy trình công ngh
ch to, đm bo các
yêu cu kht khe và
chính xác trong ch to
sn phm
01 Nh trên
11 Quy trình vn hành thit b - Tuân th các nguyên
lý, nguyên tc vn
hành ca thit b. m
bo đ chính xác cho
quá trình vn hành
01 Nh trên